具有基站服务功能的核相仪及核相方法技术领域
本发明属于配网运行领域，涉及核相仪，尤其是一种具有基站服务功能的核相仪
及核相方法。
背景技术
在电力系统中，相序是否一致，直接关系到能否并网运行，相序的正负，又影响电
动机的转动方向。目前测量高压系统，一般采用电压互感器测量，使用过程很不方便。在城
市规划建设中，城市配网线路复杂，一些早期建设的住宅、小区线路规划不甚完善，改建过
程中图纸不全等，对城市规划建设带来诸多影响，所以测量相序、理顺当前线路情况是非常
重要的。
相位是周期(准周期)信号三大要素之一，相位和相位差的测量是电子测量和信号
处理的重要内容。高、低压线路经常要进行相位和相位差的检测，例如，测量三相电路不平
衡度要测量三相线路电压的相位差，避雷器阻性电流的检测需要测量电压和总电流相位
差，新发电站并网、新变电站投产前、输变电工程扩建、改造或主设备大修后，竣工投运现场
经常要做核相试验，即所谓的定相，包括核对相序和核对相位，需要测量并网的两电网对应
相的相位差。
目前，国内高压电力线路核相均采用有线方式，核相时需要4人进行，1人担任指
挥，2人穿绝缘靴、戴绝缘手套担任核相员，1人仪表记录，核相工作根据指挥人员的命令进
行，高压操作员将高压引线固定在绝缘棒上，长短适宜，用绝缘棒引高压线接触高压电源点
时，动作协调，两人互相照应，以免出现差错，造成危险。
这种方法存在的问题是对于高压线路，尤其是对高压架空线路的相位检测时，要
求两个装置同时与两根导线接触，采用有线方式拖线很长使用很不方便，具有一定的危险
性，核相结果查看也比较麻烦。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种安全便捷、工作可靠的具
有基站服务功能的核相仪及核相方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种具有基站服务功能的核相仪，包括发送装置和接收装置，发送装置及接收装
置分别连接一绝缘杆，其中发送装置安装于已知三相相别A相线路上，接收装置安装在远方
待测相别任意一相上，二者通过短信方式进行通信，所述的发送装置及接收装置结构相同，
均包括电源感应模块、波形采集单元、CPU处理单元、GPS模块、GPRS单元。电源感应模块分别
输出连接波形采集单元、CPU处理单元、GPS模块、GPRS单元。波形采集单元及GPS模块分别输
出连接CPU处理单元，CPU处理单元与GPRS单元输入/输出连接，GPRS单元包括短信发送模块
及SIM卡，电源感应模块感应线路附近电压，并通过大电阻阻抗匹配和稳压措施，供电给各
个单元模块，波形采集单元将电源感应模块中感应到的电压信号进行放大和滤波处理，获
取待测相别线路的实时电压波形，然后，通过施密特触发器处理，将连续的电压波形转换成
可测的数字信号，并将此数字信号发送给CPU处理单元进行处理，GPS模块将GPS接收到的秒
脉冲信号发送给CPU处理单元进行数据处理，CPU处理单元接收电压波形数据，接收GPS发送
的秒脉冲信号数据，接收GPRS单元发送的核相指令，处理数据，向GPRS单元发送核相结果数
据，接收装置的GPRS单元向发送装置的GPRS单元发送核相指令短信，发送装置的GPRS单元
向接收装置的GPRS单元发送已知相的核相结果数据，接收装置的GPRS单元与用户手机终端
通信，接收用户核相指令，发送给用户核相结果。
一种具有基站服务功能的核相仪的核相方法，步骤如下：
⑴用户通过手机短信发送核相指令给接收装置GPRS单元手机号；
⑵接收装置收到核相指令后将核相指令发给发送装置GPRS单元；
⑶发送装置GPRS单元将核相指令发送给发送装置的CPU处理单元；
⑷发送装置的CPU处理单元开始检测GPS发送的秒脉冲，接收到秒脉冲后开始计
时，到检测到AD转换后的电压由高电平到低电平停止计时，计算时间差值△t，秒脉冲时间
信号和时间差值记为一组数据，连续七秒记录七组数据，数据记录完毕后，将已知相的核相
数据发送给GPRS单元，并命令GPRS单元通过短信发送给接收装置的GPRS单元；
⑸接收装置的GPRS单元接收到发送装置GPRS单元发送的核相指令后，将核相指令
发送给接收装置的CPU处理单元，CPU处理单元开始检测GPS发送的秒脉冲，接收到秒脉冲后
开始计时，到检测到AD转换后的电压由高电平到低电平停止计时，计算时间差值△t，秒脉
冲时间信号和时间差值记为一组数据，连续七秒记录七组数据，数据记录同时，判断发送装
置GPRS单元发送的已知相的核相数据，通过已知相的核相数据与待测相核相数据对比，判
断核相结果，将结果发送给GPRS单元，并命令GPRS单元通过短信将该结果发送给用户手机；
⑹用户手机收到短信后即可知道待测相相位。
本发明的优点和积极效果是：
1、本核相仪利用无线电原理进行核相，并将核相结果通过短信发送，不仅简化了
操作过程，节省了人员力量，更提高了核相作业的安全性。
2、本核相仪高压感应，无需外部电源，工作可靠。
3、本核相仪采用无线方式进行核相工作，简化核相流程。
4、本核相仪在试运行时，表现出了良好的运行效果，大量的试运行数据表明，本项
目研发的具有基站服务器功能核相仪，通过短信方式进行高压核相，在相位核定准确度和
实用性上表现出了良好的性能，且极大地提高了操作安全性。
附图说明
图1为核相仪安装位置示意图；
图2为本核相仪的电路框图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性
的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种具有基站服务功能的核相仪，包括发送装置和接收装置，发送装置及接收装
置分别连接一绝缘杆。安装位置如图1所示，其中发送装置安装于已知三相相别A相线路上，
接收装置安装在远方待测相别(A、B、C)任意一相上，二者通过短信方式进行通信。
短信通信的具体流程为：用户通过手机短信发送核相指令给接收装置手机号，接
收装置收到核相指令后将核相指令发给发送装置，同时等待接收已知相的核相数据。接收
装置收到已知相的核相数据后，经CPU核相数据处理后，将结果发送给用户手机，用户手机
收到短信后即可知道待测相相位。
所述的发送装置包括电源感应模块、波形采集单元、CPU处理单元、GPS模块、GPRS
单元。电源感应模块分别输出连接波形采集单元、CPU处理单元、GPS模块、GPRS单元。波形采
集单元及GPS模块分别输出连接CPU处理单元，CPU处理单元与GPRS单元输入/输出连接，
GPRS单元包括短信发送模块及SIM卡。
电源感应模块利用10kV线路对地产生大电容的特性，设计感应电路，感应线路附
近电压，并对通过大电阻阻抗匹配和稳压措施，供电给其他各个单元模块，使其能够获取工
作电源。
波形采集单元将电源感应模块中感应到的电压信号进行放大和滤波处理，获取待
测相别线路的实时电压波形。然后，通过施密特触发器处理，将连续的电压波形即模拟信号
转换成可测的数字信号，即AD转换并将此数字信号发送给CPU进行处理。AD转换原理为：模
拟信号(正弦波)输入施密特触发器反相器，当电压值高于正向输入阀值电压时，输出信号
为高电平，当电压值低于负向输入阀值电压时，输出信号为低电平。
GPS模块用于将GPS接收到的秒脉冲信号发送给CPU进行数据处理。秒脉冲信号是
CPU处理信号的关键数据，通过时间同步关系来帮助寻找两相波形信号的同一位置(幅值、
相角均相同)。
GPRS单元(含短信发送模块)利用GPRS进行无线信号通信，包含短信发送和接收模
块，通过AT指令控制短信收发。发送装置中的GPRS单元负责与接收装置的GPRS单元通讯，包
括接收核相指令短信，发送已知相电压的核相数据。发送装置中的GPRS单元负责与CPU交换
数据，包括向CPU发送核相指令，接收CPU发送的核相数据。
CPU处理单元处理机制：CPU处理单元负责核相数据和判断逻辑的处理，并通过与
其他各个模块通信实现数据交互、逻辑命令下达。
具体功能：接收已知相电压波形，接收GPS发送的秒脉冲信号并保存，接收GPRS单
元发送的核相指令，处理数据，向GPRS单元发送已知相端的核相数据。
工作流程：当接收到GPRS单元发送的核相指令后，开始检测GPS发送的秒脉冲，接
收到秒脉冲后开始计时，到检测到AD转换后的电压变位(由高电平到低电平)停止计时，计
算时间差值△t，秒脉冲时间信号和时间差值记为一组数据，连续七秒记录七组数据。数据
记录完毕后，发送给GPRS单元，并命令GPRS单元通过短信发送给接收端的GPRS单元。
所述的接收装置与发送装置的结构基本相同，工作原理及流程有差别，其区别在
于：
1、接收装置中的GPRS单元负责与用户手机通讯，包括接收相别判断指令，识别用
户手机号码信息，向用户发送最终相别判别结果。接收装置的GPRS单元负责与发送装置的
GPRS单元通讯，包括向发送装置的GPRS单元发送核相指令，接收送装置的GPRS单元的核相
数据短信。接收装置的GPRS单元负责与CPU交换数据，包括向CPU发送核相数据，接收CPU发
送的核相数据处理结果。
2、接收装置的工作流程为：当接收到发送装置GPRS单元发送的核相指令后，开始
检测GPS发送的秒脉冲，接收到秒脉冲后开始计时，到检测到AD转换后的电压变位(由高电
平到低电平)停止计时，计算时间差值△t，秒脉冲时间信号和时间差值记为一组数据，连续
七秒记录七组数据。数据记录同时，判断并接收GPRS单元发送的已知相的核相数据，通过已
知相的核相数据与待测相核相数据对比(同一秒的时间差值的大小和差值进行对比)判断
(判断依据参见核相原理阐述)，判断核相结果，将结果发送给GPRS单元，并命令GPRS单元通
过短信将该结果发送给用户手机。
本核相仪的核相原理：
三相电压的幅值、频率是相同的，波形(理想情况下)完全一样，且周期为20ms。三
相电压中，两相相位差角为120°，那么已知相和待测相波形的同一位置(幅值、相角均相同)
相差N个、N+1/3个或N+2/3个周期。例如，我们测得已知A相峰值最大时开始计时，若1/3个周
期后，待测相刚好达到峰值电压，那么待测相为B相；若2/3个周期后，待测相刚好达到峰值
电压，那么待测相为C相；若1个周期后，待测相刚好达到峰值电压，那么待测相为A相。
我们对线路的实时电压信号进行采集，并通过信号处理，找出已知相和待测相线
路电压波形的同一位置，并计算时间差，通过判断时间差值可确定待测相和已知相的相位
关系，从而确定待测线路的相别。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员
来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。